CN102273251A

CN102273251A - 确定移动电话网的基站的构造

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Publication number: CN102273251A
Application number: CN2009801531274A
Authority: CN
Inventors: S·J·加勒; S·R·豪尔; A·J·俄克哈特
Original assignee: Nortel Networks Corp
Current assignee: Nortel Networks Ltd; Apple Inc
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-12
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2029-11-12
Also published as: US20100120415A1; EP2356847A2; BRPI0921017B1; JP5562972B2; WO2010055084A3; EP2356847B1; RU2510594C2; JP2012508537A; CA2743456C; US8934855B2; CA2743456A1; KR20110089345A; BRPI0921017A2; KR101444515B1; RU2011121009A; WO2010055084A2; CN102273251B

Abstract

移动电话网中所用的基站包括与收发器排列耦合的、用于产生多个波束的天线排列。测试基站的方法包括：在收发器排列处检测通过波束接收的测试信号的信号强度；对在收发器排列处检测到的信号强度进行比较和/或相关运算；以及使用比较和/或相关运算的结果来确定天线排列和收发器排列的构造和/或检测故障。平均信号强度的比较可用于检测线缆布线故障和波束错误。未平均的信号强度的相关性可用于确定哪些波束具有相同的极化。可通过监控在小区之间移动的移动电话的切换来确定波束指向方向及天线对扇区的分配。可根据频率复用方案将多个频率分配给各扇区。

Description

确定移动电话网的基站的构造

技术领域

本发明涉及移动电话。本发明的实施例涉及测试移动电话网的基站及确定移动电话网中所用的基站的构造。

背景技术

移动电话网是众所周知的。移动电话系统经历若干代的快速发展，在移动电话系统中，例如移动手机的用户设备通过与连接至电信网络的基站网络的无线链路进行通讯。使用模拟调制的最初系统部署已被第二代数字系统取代，第二代数字系统自身目前被例如UMTS和CDMA的第三代数字系统取代。第三代标准提供比第二代系统更大的数据吞吐量；这种趋势随着所谓的长期演进系统的第三代合作伙伴计划的提出而继续，长期演进系统通常简称为LTE，它利用更宽的频带、谱有效的调制技术，还可能利用空间分集传播路径来增大容量(多入多出)，从而提供潜在更大的容量。这样的蜂窝无线系统一般包括例如移动电话手机或无线终端的用户设备、许多基站，每个基站可通过所谓的接入链路与位于被称为小区的覆盖区域中的许多用户设备通讯，并可通过每个基站与例如PSTN的电信网之间的被称为回环的双向连接进行通讯。

基站通常包括支撑天线的发射塔。这些天线通过线缆与信号处理器连接。每个信号处理器包括无线电收发器和其它信号处理装置。信号处理器通常容纳在位于地面水平的机柜或其它壳体中。天线通常被分配给发射塔周围的各个扇区，每个扇区通常装备多于一个天线。例如，可存在与一个小区对应的三对天线和120度角距的三个扇区，结果是一个发射塔为三个扇区服务。多个天线通常具有相同的辐射方向图，并提供对同一区域中的用户终端的覆盖。为了提供基站和用户终端之间的多个无线电传播路径的独立性，可并排地间隔天线，和/或可使用不同的辐射信号极化。一个物理天线可提供两个极化信道。典型地，基站扇区将设有不同的极化，常常是+45度和-45度，此外，空间分集可由第二双极天线提供。由于使用多个天线信道而产生的分集益处是由于无线电传播路径中的多个反射信号的叠加或相消的差异而导致的，所述差异引起局部的衰落效应。由于多个天线信道的空间隔离或者使用不同的辐射极化，这种衰落在这多个天线信道上独立地变化。当随着时间或者随着用户终端位置的细小改变而被平均时，从用户终端接收的平均信号强度是共同的。就用户相对于基站扇区的共方位角和用户终端的共同路径损耗而言，可假设平均接收的信号强度的任何差异是由于基站接收器硬件的插入损耗的差异而导致的，或者是由于天线增益方向图的差异而导致的。

在一些以前提出的基站中，与分集对连接的信号处理器是相关联的：例如，与分集对连接的一对信号处理器以相同的频率工作，并共享本机振荡器(本振)。

在移动电话网的一个例子中，三个不同的无线电频率被分配给基站小区处的三个扇区。应用于网络的所有小区的这样的频率复用方案确保没有两个相邻扇区以相同的无线电频率工作。这样的网络被描述为具有复用因子3。还已知单频网。LTE系统可被部署为单频网，也可被部署为具有复用因子3。

对于基站的功能重要的是基站的构造是正确的。例如，天线的波束指向方向和天线的辐射方向图应该是正确的。分集对应该指向相同的方向。相邻分集对的波束应该在预定位置仅重叠预定程度。此外，分集对应该与以相同频率工作的相关联的信号处理器对连接。波束指向错误可能发生，或者在天线或者与它们连接的收发器中可能存在故障。此外，当构建基站时，不容易正确地连接天线与信号处理器。天线高高地在信号处理器的壳体上方，用于连接它们的线缆很重，并且难以操纵。发射塔的高度使得操纵线缆可能危险，尤其是在恶劣天气下。很容易不正确地将线缆连接至天线和信号处理器。因此，至少需要测试基站，以确定在其构造中是否存在故障和/或确定它的构造。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种构造移动电话网中所用的基站的方法，所述基站包括与信号处理器耦合的天线，所述方法包括：

在信号处理器处检测通过天线接收的测试信号的信号强度；

对在信号处理器处检测到的信号强度进行比较和/或相关运算(correlate)；以及

使用比较和/或相关运算的结果来确定天线的构造和/或天线与信号处理器的连接的构造和/或所述构造中的故障。

本发明还提供移动电话网的基站中所用的测试装置，所述基站包括多个信号处理器，所述信号处理器具有通过线缆与相应天线连接的各个端口，所述测试装置可操作为：

在信号处理器处检测通过天线接收的测试信号的信号强度；

对在信号处理器处检测到的信号强度进行比较和/或相关运算；以及

通过比较由信号处理器接收的信号的信号强度，可确定哪些信号处理器与相同的分集对连接，这是因为所述信号应当具有相等的信号强度。

通过比较在相邻天线的辐射方向图的尖端处接收的信号或者由分集对接收的信号的信号强度(这些信号强度因而应该相等)，可确定是否存在故障，例如波束指向错误或波束方向图错误。

通过对在信号处理器处检测到的信号的信号强度进行相关运算，可确定哪些信号处理器与相同极化的信道连接。

根据本发明的另一个方面，提供一种确定移动电话网中所用的基站的构造的方法，所述基站包括多个天线分集对和信号处理器，所述信号处理器具有通过相应的信号传输线与多个天线中的相应天线连接的各个端口，所述方法包括：

a)测量由一个信号处理器接收的测试信号的信号强度，

b)测量由另一个信号处理器接收的测试信号的信号强度，

c)比较由所述一个信号处理器和另一个信号处理器接收的信号强度，以及

d)如果比较的信号强度相等，则将所述一个信号处理器和另一个信号处理器指定为与一天线分集对连接。

本发明的另一个方面提供一种用于确定移动电话网中所用的基站的构造的测试装置，所述基站包括多个天线分集对和多个信号处理器，这些信号处理器具有通过相应的信号传输线与多个天线中的相应天线连接的各个端口，所述测试装置可操作为：

a)测量由一个信号处理器接收的测试信号的信号强度，

b)测量由另一个信号处理器接收的测试信号的信号强度，

d)如果比较的信号强度相等，则将所述一个信号处理器和另一个信号处理器指定为与一个天线分集对连接。

因此，所述测试方法和测试装置测试天线如何与信号处理器连接，并指示哪些信号处理器与天线分集对相连。在本发明的一个例子中，一旦知道以上信息，就可对连接执行任何校正。在本发明的另一个例子中，信号处理器的工作频率可被单个调谐。所以一旦使信号处理器与分集对相关联，就例如根据网络的频率复用方案来设置信号处理器的频率。

分集对指向的方向可能不是已知的，所以需要确定扇区中要使用的频率。在本发明的例子中，通过以下方式设置频率，即，选择扇区之一，检测相邻基站的邻近扇区的工作频率，并根据网络的频率复用规划来设置扇区的频率，以使公共频率信道上的重叠覆盖最小。

在本发明的实施方案中，信号强度是在预定时间段期间求平均的信号强度，该预定时间段使得例如一个分集对的不同极化可产生相等的平均信号强度。“相等”是指预定容差范围内的相等。求平均的时间段和容差范围是网络运营商或基站的设计者选择的问题。

从以下参照附图对仅举例给出的本发明的示例性实施方式的描述，本发明的其它特征和优点将变得清楚。

附图说明

图1是移动电话网的基站的示意图；

图2是具有根据本发明的装置的一个例子的基站的例子的示意框图；

图3A和图3B是示出根据本发明的图2的装置的操作方法的例子的流程图；

图4是图3C中提及的示例性矩阵；

图5是示出图2的装置的另一种操作方法的流程图；

图6示出移动电话网中的已知频率复用方案的例子；

图7A和7B是示出根据本发明的设置基站周围的扇区的频率的方法的例子的流程图；

图8是示出检测天线是否相邻的方法的示意图；

图9是根据本发明的装置的另一个例子的示意框图，在该装置中，多对收发器共享本振；

图10是根据本发明的装置的又一个例子的示意框图；

图11和图12是示出图10的装置的操作方法的流程图，在该方法中，识别相同极化的天线信道。

具体实施方式

为易于描述，图1至图8的图示描述假设基站具有三个扇区，每个扇区具有形成极化分集对的两个物理天线，每个天线具有指向方向固定的单个主波束。然而，本发明不限于此，如将描述的，在本发明的范围内，许多其它布置是可能的。

确定线缆构造

参照图1，一个传统基站的例子具有支撑三个天线分集对的高发射塔：A11、A12；A21、A22；和A31、A32。每对天线以正交极化的方式极化，所述正交极化例如+45度和-45度。六个天线通过各自的线缆与容纳在位于地面水平的机柜或其它壳体H中的设备的端口P1至P6连接。每个端口与信号处理器连接，所述信号处理器包括无线电收发器和其它信号处理电路。在图1的基站中，天线按预定方式与端口连接；例如，预先确定分集对A31、A32与端口P1和P2连接，因而与一对信号处理器连接，在本例中，这对信号处理器的收发器共享相同的本振，因而以相同的频率工作，该频率为根据网络的频率复用计划为与分集对A31、A32相关联的扇区选择的频率。图2显示虚线所指示的扇区中的分集对，该虚线还指示相邻小区之间的边界。基站可具有其它数量和排列的天线和扇区，下文中将更详细地描述。

已发现，实际上，当新的基站被安装时，在线缆布线中可能发生错误，从而不是所有的天线都按预定的方式与端口连接。

参照图2，基站被新近安装在移动电话网中。基站具有分集对A11、A12、A21、A22和A31、A32，在本例中，这些分集对随机地与各个收发器4的端口P1至P6连接。在安装者故意企图不按照预定计划连接分集对与端口、或者虽然尽力按照计划连接但是犯错误的情况下，可产生上述情况。收发器4具有信号处理器和其它处理电路，并根据常规做法产生信号RSSI，信号RSSI指示由处理器接收的信号的强度：RSSI的含义是接收信号强度指示符。本例中的每个收发器与任何其它收发器无关；例如没有一个收发器共享本振。每个收发器可被独立调谐。

收发器与调制解调器5连接，调制解调器5对提供给各对收发器的数据以及从各对收发器送来的数据进行调制和解调。

在本发明的实施例中，调制解调器5能够将数据任意路由到任意一对收发器，并共同使用这些来提供MIMO无线电功能。

RSSI信号被提供给测试处理器6，测试处理器6确定基站的构造；也就是说，测试处理器6确定天线连接到信号处理器4的顺序。处理器6具有显示器61，显示器61可位于远程，例如在网络控制中心，在显示器61上，可向操作者指示构造错误。

在本例中，测试处理器根据图3A、3B和3C的流程图操作。参照图3A，在步骤S2中，激活基站以单频工作；即，所有的收发器以相同的频率工作，就好像在单频网中一样。所有的收发器4至少操作为从测试信号源接收测试信号，该测试信号源例如为图2中的源2。在本例中，测试信号源为测试用移动对象，但是可使用其它信号源。测试信号源可以是用户终端，例如在移动电话网内工作的移动电话。该测试用移动对象可仅为了构建基站的目的而工作，或者可以是在要构建的基站的范围内与另一个基站进行通讯的用户移动装置。测试用移动对象可以是与要构建的基站、且与工作在启动模式下(S2)的基站进行通讯的用户移动装置，在启动模式下，仅一个扇区可同时工作，并且仅一个天线信道活动。

在步骤S4中，选择端口P1至P6中的任何一个，并在步骤S6中，接收测试信号，并在预定时间段期间测量它的平均信号强度。将该平均信号强度与识别该端口的标识符(ID)一起存储。在步骤S12和S14中，选择另一个端口，并接收测试信号，在预定时间段期间测量它的平均信号强度。将该平均信号强度与识别该另一个端口的标识符(ID)一起存储。重复该过程(S18)，直到所有的端口都已被测试为止，从而测量和记录每个收发器处的平均信号强度。然而，端口P1至P6与分集对A11至A32的连接仍然是未知的。

在以下描述中，选择端口，并且如图2所示，测试信号源不必与连接至被选端口的天线的主波束对准。因此，可通过基站的天线的旁瓣接收来自测试源的信号。因此，不能直截了当地确定哪些天线配对。参照图3B，所有的信号强度与所有的其它信号强度进行比较，并基于预定的比较标准来识别天线对。参照图3C，另外地或者可选地，可通过随时间从许多不同位置中的许多测试源积累数据来进一步细化配对的识别。

参照图3B，在步骤S20中，使用通过图3A的过程产生的端口ID和信号强度的数据，一开始将所有端口标记为未被选。在步骤S22和S24中，所有端口的信号强度相互比较，以找到具有最大信号强度的端口，并将该端口标记为被选择为被选的最大端口。在步骤S26和S28中，将其余端口的信号强度与被选端口的信号强度进行比较，以确定哪个与被选的最大端口的信号强度的差最小。在步骤S30中，将这两个端口指定为一对。在步骤S32和S34中对所有剩余的未被选的端口重复步骤S22至S30的过程，直到识别出所有端口对为止。

图3A和图3B的过程可被用作识别基站的天线对的唯一测试。然而，可用图3C的过程来补充该过程，图3C的过程随着时间的前进对测试源2的许多不同位置继续图3A和图3B的过程。这个过程可涉及网络管理功能，该功能向基站指示在基站处应当有多少个分集对。

在步骤S36中，对于通过图3B的过程识别的每对端口，计算与这两个端口相关联的信号强度(或功率)的总和，并在步骤S38中，计算与所有端口相关联的全部信号强度(或功率)的总和。在步骤S40中，对于每对端口，计算该对的功率总和与所有功率的总和的比值，并将该比值指定为端口配对的置信权重。

使用如图4中举例所示的矩阵，该矩阵具有等于端口数量的行数和列数。在与图2对应的例子中，有六个端口，所以矩阵为6×6。行和列的交叉点对应于端口对。在步骤S36至S40中产生的加权因子存储在矩阵中合适的位置中。因此，对于端口对P1和P2，加权因子W12存储在单元P1P2中。由于对于端口P2和P1的权重W21将相同，所以它也存储在单元P1P2中，结果是不需要如X所指示的一半矩阵。图4显示代表性的单元中的其它可能的权重。

保存矩阵内容，并且在一定时间段期间，通过步骤S36至S40对通过图3A和图3B的过程收集和处理的信号强度(或功率)的测量结果进行处理，并且权重与矩阵中的积累权重一起积累(即，累加)。

在步骤S44中，将矩阵的所有行和列标记为未被选。在步骤S46中找到包含最大权重的单元，并且存储该单元的行和列所标识的端口对的ID，并将该行和该列标记为被选。如步骤50和52所指示的，对于剩余的行和列，重复所述过程。

矩阵的使用提供置信度评定，通过该置信度评定，可细化天线对的选择，并且如必要的话，可改变天线对的选择。

因此，在图3A至图3C的例子中，为了提供被选端口对的置信度的测量，使用加权过程。对于一个移动对象的多个测试位置和/或对于多个测试用移动对象，可通过对测试用移动对象的重复测量来积累权重值。

在每个扇区存在多于两个天线的情况下，天线组的选择首先可以从识别最高权重的端口对开始。该过程然后可通过选择任何未被选端口与首先选择的两个端口中的任何一个之间的最高加权匹配来选择用于该组天线的另外的端口。

一旦到达图3A和图3B(可选地，和图3C)的过程的末尾，所有已知的是哪些端口和收发器被连接到相同的天线分集对。例如，参照图2，将知道端口P5和P3连接到相同的天线分集对，但是分集对所属的地理覆盖扇区和实际指向角是未知的。以下将对确定指向方向的方法进行描述。

替换例(图5)

考虑以上参照图1和图2描述的构造。存在三个扇区，每个扇区具有天线分集对。确定构造的替换方式如下。

选择端口，该端口为在步骤S52中识别的尚未与任何其它端口配对的端口。在步骤S54中，启动该端口，以与基站附近的任何移动对象进行双向通讯。在步骤S56中，建立与移动对象之间的双向业务呼叫：执行这个步骤涉及识别移动对象。在基站支持MIMO发射分集的情况下，一开始仅启用单发射信道的通讯。在步骤S58中，启动所有的其它端口处于单频工作模式下的只接收模式。所有端口可操作为从移动对象接收，同时最初选择的端口保持工作在与移动对象的双向通讯中。在步骤S60中，测量在每个端口从识别的移动对象接收的信号的RSSI(忽略从可能正在发射的任何其它移动对象接收的任何信号)，并将该RSSI与该端口的身份一起存储。然后，在步骤S62中，执行图3B的过程的步骤S20至S30，以如以上参照图3B描述的那样识别具有最高RSSI和与最高RSSI的差最小的端口对。在步骤S68中可激活识别的端口对以使其完全工作。这可涉及启用全MIMO操作。识别的端口对可以包括或不包括最初选择的、与移动对象双向通讯的端口。

如果还没有找到所有端口对(步骤S64)，则选择另一个未配对的端口，并且对于所有未配对的端口(可能与一个不同的识别的移动对象之间)，在单频工作下再次重复步骤S52至S62。

步骤S64可涉及网络管理功能，该功能向基站指示在基站处应当有多少分集对。

为易于描述，步骤S54和S58被显示为分离的、按次序的步骤，但是可被同时执行。

如步骤S70所示，一旦所有对已被识别，就可执行图3C的过程，或者如虚线箭头所示，识别各对的过程可包括图3C的过程。一旦在单频工作下识别出各对，就可如以下参照图6和图7所述的那样根据网络的频率复用方案将频率分配给这些对。此外，可如以下所述那样确定扇区指向的方向。

确定指向方向

如下对确定与端口和收发器连接的分集对的指向角的方法的例子进行描述。可假设存在地理位置已知的测试用移动对象。测试用移动对象可以是安装了用于确定地理位置的系统的用户终端，在这种情况下，测试用移动对象可将其位置发送到基站。可替换地，可通过到多个基站的传播延迟的三角测量来确定测试用移动对象的位置。

测试用移动对象还可以是特意提供的、位置已知的测试信号。记录基站处的每个天线所支持的测试用移动对象的位置的方位的列表，并且地理天线指向角被近似为角范围的中心。在一种示例性方法中，扇区所服务的测试用移动对象的方位集合被分组成直方图，该分布于是限于包含限定比例的测试用移动对象的范围。这从方位集合中消除了边远的方位。然后将所选择的间隔的正极值和负极值之间的中间范围记录为天线指向角。

参照图6，显示了用于确定波束方向的过程的又一个例子。网络包括许多小区12。根据具有三个频率F1、F2和F3的频率复用方案将频率分配给图6的例子中的小区。频率被分配给小区，以使得相邻小区以不同的频率工作。在图6中，按三个一组对小区进行进一步分组。每个三小区组由位于三个小区的交叉点处的一个基站服务。每个小区对应于基站所服务的一个扇区。在图6中，显示了两个基站8和10。基站8是图2的基站。基站10是相邻的站。存在图6中未显示的其它基站。基站8为三个小区A、B和C服务。

假设成功完成图3A和图3B(或者图5)的过程，从而对于每个天线分集对，知道了哪些端口和信号处理器连接到相同的天线分集对，但是天线对的身份和分集对所属的扇区是未知的。

使扇区与频率相关联

现在将参照图7A和图7B的流程图对使基站8的端口对与网络的扇区(即，小区)相关联的方法的例子进行描述。

一开始，基站8的所有的收发器以相同的单频工作。在步骤S80中，选择任意分集对及其相关联的收发器对，从而选择扇区，但哪个扇区被选择是未知的。该扇区的收发器4和测试处理器6接收并监控来自相邻扇区中的移动对象的信号。当用户终端从一个扇区移到另一个扇区时，它继续保持一开始在基站8处的所有扇区中所用的相同频率。当用户终端从基站8的扇区移到相邻基站10的扇区或者从相邻基站10的扇区移到基站8的扇区时，可改变它的工作频率。这里将相邻基站10中的扇区所用的频率称为切换频率。在步骤S84中，检测相邻小区中的移动对象的切换频率，并将该切换频率与扇区ID一起存储。选择另一个扇区(S86)，并且对该选择的扇区，检测移动对象在相邻扇区中的切换频率，并存储该切换频率。对于所有扇区，重复这个步骤(S90)。一旦所有扇区都已被选择，结果就是按基站8的扇区排序的切换频率的分布。

图7B的过程根据网络的复用方案将频率分配给扇区。所述过程在步骤S80处开始，步骤S80选择扇区中的任一个。基于以下原则从与该扇区相关联的切换频率的分布中确定与相邻扇区的切换频率不同的频率：要分配给该扇区的频率必须与相邻扇区的频率不同，这是复用方案所要求的。例如，可检查基站8处的所有可能的频率分配，以找到这样的组合，在该组合中，分配的频率将导致同一频率上的最少数量的切换。这确保基站8处没有两个扇区以相同的频率工作。在步骤S88和S90中对所有扇区重复该过程，直到频率被分配给所有扇区(S92)。测试处理器可控制信号处理器6的收发器的本振的频率。

一旦知道天线与信号处理器的连接，在一个例子中，测试处理器6就在显示器61上显示连接的地图。这种显示可代表网络控制中心处的软件管理功能，在网络控制中心，操作员或软件控制功能可管理蜂窝网络。在一个例子中，操作者可使用该地图来对连接进行他们所需要的任何改变。例如，他们可能认为连接是不正确的，所以他们重新连接天线和信号处理器。在另一个例子中，信号处理器4可被单个调谐。因此，可如将参照图6和图7所说明的那样设置信号处理器4的频率。

检测故障

在图3A和图3B的过程的末尾可获得的信息包括由信号处理器接收的平均信号强度和这些信号强度的比较。该信息可被用于除了确定哪些信号处理器连接到一个分集对之外的其它目的，和/或用作上述目的的补充。该信息可被用于例如检测故障。例如，如果由于与端口相关联的平均信号强度在预定界限内不与任何其它信号强度匹配，所以该端口不与任何其它端口配对，则可能存在故障。故障可以是连接失败：例如，线缆可能被错误连接。测试处理器6可被布置为在显示器61上显示报警状况，识别与报警状况相关联的端口。

如以下将更详细描述的，一些基站可具有其它天线排列，并且平均信号强度的比较可被用于：确定哪些天线相邻；检测例如波束指向错误的故障；检测辐射方向图的差异；和检测RF组件中的故障。这些RF组件可包括用于从辐射天线元件的天线产生多个辐射方向图波束的波束形成网络，例如Butler矩阵组合器。

考虑图8，图8示意性地显示具有三个扇区的基站，每个扇区包括一个分集对。扇区的边界用箭头线Cp指示。每个分集对产生辐射方向图或波束12，辐射方向图或波束12与其两个相邻的方向图12a和12b重叠。方向图在位于扇区之间的边界Cp上的尖端处交叉。图8的基站以空分复用(SDMA)工作。如果发现需要用户移动装置从一个扇区切换到相邻扇区，则可认为波束对12是相邻的。可替换地，为了在尖端处产生测试信号，操作者可使测试用户终端与两个扇区之间的边界物理地对齐。可替换地，如果在与两个相邻的分集天线对连接的四个信号处理器接收到平均信号强度相等的测试信号，则该测试信号可被测定为在尖端处。

利用尖端处的测试信号，可形成显示由相邻扇区的分集对的四个信号处理器接收的平均信号强度的变化的分布。该分布可被用于检测天线的辐射方向图的差异和波束形成器中的潜在故障。已确定一对信号处理器连接到一个天线分集对后，由两个信号处理器在尖端接收的平均信号强度的比较可被用于检测该分集对的天线的潜在波束指向错误。如果天线未对准(即，存在波束指向错误)，则平均信号强度将不同。

类似的技术也可被用于检测覆盖同一扇区的多个天线之间的接收信号的差异。如果一个信道的平均信号强度低于另一个信道的平均信号强度，则这可指示RF连接故障、放大器增益下降、或者天线故障。如果当切换到一个扇区时一个端口接收到比相关联的对更高的信号，并且如果当切换到另一个扇区时信号强度差反向，则这可能指示指向方向的差异。在天线为双极化的单一单元的情况下，物理指向方向是相等的。因此，切换尖端处的相对信号强度的差可指示天线内的故障，使得实际上没有形成预期的辐射方向图。

平均信号强度

在上文使用了术语“平均信号强度”，术语“平均信号强度”也称为“功率”。在网络运营商所选择的时间段期间对信号强度求平均。分集对的天线具有不同的极化，但是由于多次反射和多个不同的信号路径，而导致来自测试源的信号将具有随时间变化的极化。通过在足够长的时间段期间对来自一个源的信号强度求平均，分集对的天线将接收相等的信号强度。将平均信号强度进行比较，如果它们在预定容差内相等，则认为这些平均信号强度是相等的。

为了提供能够为每个扇区识别天线对的测试测量，如参照图3C所论述的，可能需要多个测试用移动对象位置。

其它实施例

以上实施例将被理解为本发明的示例性例子。设想本发明的另外的实施例。

收发器对共享本振

现在参照图9，图9的基站具有与天线分集对中的各对相关联的排列为对10、12、14的多个收发器。每对收发器10、12、14共享相同的本振，因此，每对内的收发器一定与相同的天线分集对连接。这些对可在控制处理器16的控制下被单个调谐。

开关8可操作为使端口P1至P6中的任一个与收发器的输入I11至I32中的任一个相连。开关8必须是不将显著噪声、失真或衰减引入到接收信号中的开关。假设天线以如图2中所示的相同的随机模式与端口P1至P6连接。然而，在图9的例子中，如图9中以A11和A12为例所示，天线分集对(比如，A11、A12)一定与相关联的一对收发器10相连。虽然图9显示与分集对A1、A2和A3相连的信号处理器对10、12和14，但是由于这些对可在处理器16的控制下调谐，所以可按其它顺序连接它们。

收发器的工作频率由控制处理器6控制。可使用图3的过程执行端口与收发器对的配对，在该过程中，一开始，所有的收发器以相同的频率工作。假设开关随机地连接端口与收发器。图3的过程将识别天线和与它们连接的各个收发器的配对。该信息被用于建立开关的构造，该构造然后可被重新构造为正确地连接天线与配对的收发器。

在例如共享共同本振的各对中收发器不被独立地调谐(如图9中)、但是硬件如图2所示(即，在天线和收发器之间没有RF开关8)的另一个实施例中，可利用如上所述的图3的算法来基于线缆连接确定天线对，图3的算法一开始，基站以单频工作。在发现各对被连接成要求收发器的两个信道以不同频率工作的情况下，产生警报，并将该警报转发给网络控制中心。在线缆未正确连接的扇区上，基站可继续以每个扇区一个天线端口的方式来工作。

识别相同极化的天线(图10、11和12)

参照图10，显示了可具有至少一个其它扇区的基站的一个扇区。所示的扇区用作MIMO扇区。它具有分隔开的两个天线对AP11和AP12。每个天线对具有正交极化的两个天线PA和PB，所述正交极化例如垂直和水平或者+45度和-45度。四个天线分别通过四个线缆C与四个端口P1A、P1B、P2A和P2B相连。端口是例如图2中所示的与调制解调器5耦合的收发器4的端口。调制解调器输出信号RSSI，信号RSSI指示在各个端口处接收的信号强度。测试处理器6接收RSSI并对它们进行处理。

可通过测量平均RSSI并如以上参照例如图3所论述的那样对它们进行处理来确定端口与天线对的配对和天线的指向方向。

为了提供多个不同的传播信道，MIMO操作利用天线的空间隔离和不同的极化。在这种情况下，足以识别哪些天线覆盖相同的扇区，但是不必区分哪些天线被空间隔离或者使用不同的极化。然而，对于形成定向波束方向图的空间复用、自适应波束成形或其它技术，可将一组数字权重应用于每个扇区的多个天线信道。在这种情况下，假设与共同极化对应的天线端口与紧密相隔的元件阵列(例如多个并排列)连接，如果扇区中具有相同极化的天线不是已知的，则必须识别扇区中具有相同极化的天线。为了实现这个目的，代替测量测试源的平均RSSI，本发明的这个实施例测量每个端口处的RSSI的变化，并通过确定哪些信号相关来确定哪些天线具有相同的极化。

参照图11，在如图10中所示的仅一个扇区中，步骤S152选择一个端口，该端口是为了确定极化的目的而识别的不与任何其它端口相关联的端口。在步骤S154中，启动该端口，以与基站附近的任何移动对象进行双向通讯。在步骤S156中，建立与移动对象的双向业务呼叫：执行这个步骤涉及识别移动装置。在步骤S158中，一个扇区中的所有其它端口被启动为单频工作模式下的只接收模式。所有端口可操作为从移动对象接收，同时最初选择的端口保持工作在与移动对象间的双向通讯。在步骤S160中，在一定时间段(也称为窗口)期间测量在每个端口从识别的移动对象接收的信号的未平均的RSSI(忽略从可能正在发射的任何其它移动对象接收的任何信号)，并将该RSSI与该端口的身份一起存储。在正常操作下，未平均的RSSI将在该时间段期间变化。然后，在步骤S162中，执行图12的过程，以识别在所述窗口期间具有最相关的RSSI变化的一组端口。在步骤S168中激活所识别的一组端口以使其完全工作。

如果没有以所要求的置信度因子找到端口的极化(S164)，则选择另外的端口，再次在单频工作下重复步骤S152至S162，可能是与不同的识别的移动对象之间。

为易于描述，步骤S154和S158被显示为分离的、依次序的步骤，但是可被同时执行。

参照图12，在步骤S120中，使用通过图11的过程产生的信号强度变化和端ID的数据，一开始将一个扇区的所有端口标记为未被选。在这个过程中，假设这些端口已被分配给一个扇区，并且在与测试用移动对象位置对应的扇区内应用该过程(即，测试用移动对象在应用该算法的扇区中具有最强的平均RSSI)。在步骤S122和S124中，假设N个端口被分配给该扇区，并且N/2个端口与两种极化中的每个相连。在步骤S120中，在N个端口之间形成相关矩阵，得到N×N上对角矩阵(排除主对角线)。在步骤S122中，该算法产生N个端口分配到两种极化的所有可能的排列。在步骤S124中，计算两组N/2端口内的所有配对之间的相关性的总和。在步骤S126中，识别具有这些相关性的最高总和的排列，然后将该排列推荐为端口与极化间的分配方案。相关性的总和被用作确定端口分配的可靠性的置信度因子。

以上描述假设信号强度的相关变化将被用于指示相同极化的端口。然而，还可使用复相关函数的模数，其中复信号采样被比较。

如上将端口分配给两种极化之后，然后可延续所述过程来确定共同极化的相邻端口对。可预见在与相邻天线元件对相连的端口之间相关性最高，并且相关性随着天线元件之间的物理隔离增大而减小。

波束指向方向

基站可以知道移动对象的身份，并可通过三角测量来确定小区中的移动对象的近似位置，所述三角测量使用已知基站和相邻基站的坐标和定时提前参数，所述定时提前参数指示移动对象距相邻基站的近似距离。通过跟踪识别的移动对象，可产生用以确定基站处的每个波束对所服务的方位角的范围的信息，以确定波束对的罗盘方位和基站周围的波束对的次序。

波束和天线

“天线”指的是通常具有一种极化或两种正交极化以及一个或两个RF连接器端口的物理天线。天线还可以是几个辐射结构共同所在的单一壳体。天线还可以是与波束成形组合器电路连接的辐射元件阵列，在该阵列中，一个单辐射口径产生多个辐射波束。还可使用由无线电设备或调制解调器施加于每个收发器端口的信号的数字或RF相位和振幅权重来产生波束。在这种情况下，通过分配合适的相位和振幅权重，而不是通过选择物理RF连接器来选择从扇区天线接收的信号。如上所述，天线可包括辐射天线元件阵列。天线可包括用于从包括这样波束成形器的单个天线产生多个辐射方向图波束的波束成形网络，例如Butler矩阵组合器。

基站和扇区

基站可具有多于三个扇区。扇区可具有不相等的方位角。

扇区每个可具有例如如上所述的MIMO——多入多出排列，但是其它排列是可以的。单个全向发射器可设有覆盖不同扇区的多个定向接收器——通称为MISO(多入单出)。还有其它排列是已知的，可用在本发明中。

每个扇区可存在多于两对天线信道。还可提供多个信道，以允许在同一扇区中提供多个载波频率，每个伴有独立的天线。这种实现的目的不是分集，而是提供与使用RF组合器截然不同的“空中”信号组合。

测试信号源

测试信号源可以是测试用移动对象、测试用户终端、另一个相邻的基站、用户的移动电话或其它用户终端。

用户终端

用户终端可以是移动电话或者可在网络中运行的其它电子通信装置。

测试处理器和计算机程序

图2或图4的测试处理器被描述为与基站的其它装置分开的处理器6。该处理器可以是合适的可编程处理器，其包含用于实现本发明的软件。基站可包括作为其常规装置的一部分的合适的处理器。这样的处理器可被编程以实现以上所述的根据本发明的方法。

本发明还提供一种当在合适的处理器上运行时可用于实现本发明方法的计算机程序。所述计算机程序可承载于载体(例如信号)上或者存储于任何合适的计算机可读介质上，所述计算机可读介质包括硬盘、光盘、磁光盘、磁带、电子存储装置，所述电子存储装置例如闪存或任何其它合适的存储器。所述计算机程序可存储于计算机网络的服务器上，并可通过例如回环网下载到基站。

将理解，与任何一个实施例相关描述的任何特征可单独使用，或者可与所述的其它特征组合使用，还可与所述实施例中的任何其它实施例的一个或多个特征组合使用，或者与所述实施例中的任何其它实施例的任何组合使用。此外，在不脱离权利要求中所限定的本发明的范围的情况下，还可采用以上没有描述的等同形式和变型。

Claims

1.一种测试移动电话网中所用的基站的方法，所述基站包括用于产生多个波束的、与收发器排列耦合的天线排列，所述方法包括：

在收发器排列处检测通过波束接收的测试信号的信号强度；

对在收发器排列处检测到的所述信号强度进行比较和/或相关运算；以及

使用比较和/或相关运算的结果来确定天线排列和收发器排列的构造和/或检测故障。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：将与每个波束相关联的信号强度和与其它波束相关联的所有其它信号强度进行比较，并通过将预定标准应用于比较来识别相邻波束。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述标准是：对于先前没有被识别为相邻的一对波束，一个波束具有比先前没有被识别为相邻的所有其它波束大的信号强度，另一个波束与先前没有被识别为相邻的所有其它波束相比与上述一个波束的差量最小。

4.根据权利要求2或3所述的方法，包括将置信度权重应用于相邻波束的识别。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述置信度权重被应用于多对相邻波束，用于一对波束的置信度权重等于通过该对波束接收的测试信号的信号强度与通过所有波束接收的所有测试信号的信号强度的总和的比值。

6.根据权利要求4或权利要求5所述的方法，包括：在一定时间段期间对于测试信号的多个不同位置重复执行信号强度的比较，并积累与识别的波束相关联的权重，积累的权重指示相邻波束的识别的置信度。

7.根据权利要求6所述的方法，包括使用积累的权重来识别故障。

8.根据前面的任何一个权利要求所述的方法，其中，平均信号强度被比较。

9.根据前面的任何一个权利要求所述的方法，其中，对所述信号强度进行相关运算，以确定基站的构造。

10.一种确定移动电话网中所用的基站的构造的方法，所述基站具有通过线缆与多个收发器连接的多个天线，所述天线产生多组相关联的波束，所述方法包括：

在多个收发器处检测通过天线接收的一个或多个测试信号的信号强度，对于每个收发器，将这样接收的测试信号的信号强度与所有其它收发器接收的信号强度进行比较，以及

根据比较结果识别收发器通过线缆与天线的连接关系。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在所有收发器以相同频率工作的情况下进行所述检测步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述收发器能够被独立调谐，并且该方法包括在识别连接关系后重新调谐收发器的步骤。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，每对收发器共享本振，并且该方法包括：如果一对收发器中的一个收发器由于线缆布线错误而没有连接至与和另一个收发器同组的波束相关联的天线，则停用所述一个收发器。

14.根据权利要求10至权利要求13中的任何一个所述的方法，其中，多组相关联的波束与各自的扇区相关联，并且该方法还包括：识别这些扇区的方位。

15.根据权利要求14所述的方法，包括：从已知方位的测试信号源接收所述扇区中的测试信号，从而识别所述扇区的方位。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述测试信号源将识别它的位置的数据发送到基站。

17.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多组波束与各自的扇区相关联，所述基站位于具有其它基站和预定的频率复用方案的移动电话网中，所述方法还包括：一旦收发器与天线的连接关系被识别，就根据所述复用方案将频率分配给扇区。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多组波束与各自的扇区相关联，所述基站位于具有其它基站和预定的频率复用方案的移动电话网中，所述方法还包括：检测从一个或多个相邻基站的相邻扇区进入到所述基站的扇区的用户终端的切换频率，并根据所述频率复用方案将与检测到的切换频率互补的频率分配给所述基站的扇区。

19.根据权利要求10所述的方法，包括：将与每个波束相关联的信号强度和与其它波束相关联的所有其它信号强度进行比较，并通过将预定标准应用于比较来识别相邻波束。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述标准是：对于先前没有被识别为相邻的一对波束，一个波束具有比先前没有被识别为相邻的所有其它波束大的信号强度，另一个波束与先前没有被识别为相邻的所有其它波束相比与所述一个波束的差量最小。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的方法，包括：将置信度权重应用于相邻波束的识别。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述置信度权重被应用于多对相邻波束，用于一对波束的置信度权重等于通过该对波束接收的测试信号的信号强度与通过所有波束接收的所有测试信号的信号强度的总和的比值。

23.根据权利要求21或权利要求22所述的方法，包括：在一定时间段期间对于测试信号的多个不同位置重复执行信号强度的比较，并积累与识别的波束相关联的权重，积累的权重指示相邻波束的识别的置信度。

24.根据权利要求23所述的方法，包括：使用积累的权重来识别故障。

25.一种测试在移动电话网中所用的基站的方法，所述基站具有多于三个扇区，每个扇区包括与收发器排列耦合的天线排列，所述天线排列产生具有各自的方位辐射方向图的多个波束，相邻波束具有在尖端重合的方向图，所述方法包括：

检测在收发器排列处从测试信号源接收的测试信号的平均信号强度，所述测试信号源位于相邻扇区的方位辐射方向图的尖端处；

比较所述检测到的平均信号强度；以及

使用比较的结果来确定波束的构造和/或任何故障状况。

26.根据权利要求25所述的方法，包括：找到相等的平均信号强度，并将对应的波束指定为相邻波束。

27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述扇区包括波束分集对，并且该方法包括：检测通过分集对的波束从测试信号源接收的平均信号强度，所述测试信号源位于相邻扇区的方位辐射方向图的尖端处，比较所述接收的平均信号强度，并且如果接收的平均信号强度显著不同，则指示故障。

28.一种测试基站的方法，所述基站具有多个天线对，每对天线为正交极化，所述方法包括：检测通过所述天线接收的信号的信号强度，对所述信号进行相关运算，并根据相关性确定哪些天线具有相同的极化。

29.一种移动电话网络的基站中所用的测试装置，所述基站包括与天线排列耦合的收发器排列，所述测试装置可操作为：

在收发器排列处检测通过波束接收的测试信号的信号强度；

30.根据权利要求29所述的测试装置，其中，所述装置可操作为将与每个波束相关联的信号强度和与其它波束相关联的所有其它信号强度进行比较，并通过将预定标准应用于比较来识别相邻波束。

31.根据权利要求30所述的测试装置，其中，所述标准是：对于先前没有被识别为相邻的一对波束，一个波束具有比先前没有被识别为相邻的所有其它波束大的信号强度，另一个波束与先前没有被识别为相邻的所有其它波束相比与上述一个波束的差量最小。

32.根据权利要求30或权利要求31所述的装置，可操作为将置信度权重应用于相邻波束的识别。

33.根据权利要求32所述的装置，可操作为将置信度权重应用于多对相邻波束，用于一对波束的置信度权重等于通过该对波束接收的测试信号的信号强度与通过所有波束接收的所有测试信号的信号强度的总和的比值。

34.根据权利要求32或权利要求33所述的装置，包括：在一定时间段期间对于测试信号的多个不同位置重复执行信号强度的比较，并积累与识别的波束相关联的权重，积累的权重指示相邻波束的识别的置信度。

35.根据权利要求34所述的装置，包括：使用积累的权重来识别故障。

36.根据权利要求29所述的测试装置，其中，所述测试装置可操作为对信号强度进行相关运算。

37.根据权利要求29所述的与基站一起使用的测试装置，其中，多组波束与各自的扇区相关联，所述基站位于具有其它基站和预定的频率复用方案的移动电话网中，该测试装置还可操作为：一旦收发器与天线的连接关系已被识别，就根据所述复用方案将频率分配给扇区。

38.根据权利要求29所述的与基站一起使用的装置，其中，所述多组波束与各自的扇区相关联，所述基站位于具有其它基站和预定的频率复用方案的移动电话网中，该装置还可操作为：检测从一个或多个相邻基站的相邻扇区进入到所述基站的扇区的用户终端的切换频率，并根据所述频率复用方案将与检测到的切换频率互补的频率分配给所述基站的扇区。

39.一种包括根据权利要求29至权利要求38中的任何一个所述的测试装置的基站。

40.一种用于测试移动电话网中所用的基站的装置，所述基站具有多于三个扇区，每个扇区包括与信号处理器耦合的至少一个天线，所述天线具有各自的方位辐射方向图，相邻天线具有在尖端处重合的方向图，所述测试装置可操作为：

在信号处理器处检测来自测试用移动对象的平均信号强度，所述测试用移动对象位于相邻扇区的方位辐射方向图的尖端处；

比较在信号处理器处检测到的平均信号强度；以及

使用比较的结果来确定天线的构造和/或故障。

41.一种用于测试基站的测试装置，所述基站具有多个天线对，每对天线为正交极化，所述测试装置被布置成检测通过天线接收的信号的信号强度，对所述信号进行相关运算，并根据相关性确定哪些天线具有相同的极化。